Transformar los residuos en energía limpia: Soluciones tecnológicas para el desarrollo rural sostenible – Vietnam.vn

Informe sobre la Valorización Energética de Residuos para el Desarrollo Sostenible

1.0 Introducción: Problemática de los Residuos y su Vínculo con los ODS

La gestión de residuos domésticos y de producción representa un desafío ambiental crítico y una oportunidad para el desarrollo de recursos valiosos. El modelo actual de gestión, centrado en el vertido en rellenos sanitarios, contraviene directamente varios Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS).

• Impacto Ambiental: El enterramiento de residuos sólidos genera contaminación del suelo y del agua, afectando el ODS 6 (Agua Limpia y Saneamiento) y el ODS 15 (Vida de Ecosistemas Terrestres).
• Emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI): La descomposición anaeróbica en vertederos libera metano (CH₄), un gas de efecto invernadero 20 veces más potente que el CO₂, y dióxido de carbono (CO₂), obstaculizando el cumplimiento del ODS 13 (Acción por el Clima).
• Desperdicio de Recursos: Considerar los residuos como desecho en lugar de recurso impide la transición hacia modelos de economía circular, fundamentales para el ODS 12 (Producción y Consumo Responsables).

En contraste, la valorización de la biomasa residual se presenta como una solución estratégica, alineada con el ODS 7 (Energía Asequible y no Contaminante), al convertir un pasivo ambiental en un activo energético.

2.0 Descripción de la Solución Tecnológica Propuesta

El proyecto introduce un sistema híbrido de energías renovables (HRES) que integra un módulo de valorización energética de residuos. Esta innovación tecnológica está diseñada para maximizar la eficiencia y minimizar el impacto ambiental, contribuyendo a la infraestructura sostenible que promueve el ODS 9 (Industria, Innovación e Infraestructura).

2.1 Componentes del Sistema Híbrido (HRES)

1. Generación de Energía Renovable: El sistema combina energía solar, eólica y de biomasa para una producción energética estable y diversificada.
2. Tratamiento Diferenciado de Residuos:
   • Los residuos de difícil descomposición se compactan en Pellets de Combustible Derivado de Residuos (CDR) para su gasificación y conversión en gas de síntesis.
   • Los residuos orgánicos de fácil descomposición se destinan a la producción de biogás mediante digestión anaeróbica.
3. Producción de Hidrógeno Verde: Se utiliza la energía renovable excedente para producir hidrógeno mediante electrólisis del agua, un vector energético limpio.
4. Generación Eléctrica Flexible: El gas de síntesis, el biogás y el hidrógeno se purifican y mezclan para alimentar un motor de combustión interna modificado, generando electricidad que puede ser inyectada a la red.

3.0 Análisis de Eficiencia y Contribución a la Acción Climática (ODS 13)

El análisis mediante el software HOMER confirma la viabilidad y los beneficios del sistema integrado.

• Eficiencia Económica: El módulo combinado de conversión de residuos en electricidad con producción de hidrógeno es económicamente competitivo.
• Reducción de Emisiones: La integración de hidrógeno verde reduce significativamente las emisiones de CO₂ en comparación con sistemas que no lo incluyen, reforzando el compromiso con la acción climática.
• Movilidad Sostenible: El hidrógeno producido puede alimentar vehículos como motocicletas equipadas con pilas de combustible, las cuales emiten solo un 15% de los GEI en comparación con los vehículos eléctricos de batería, ofreciendo además una recarga rápida y mayor autonomía.

4.0 Innovaciones Técnicas y Desarrollo Futuro

Para optimizar el rendimiento y superar las limitaciones técnicas de la biomasa, el equipo de investigación ha desarrollado varias soluciones clave:

1. Densificación Energética: La compresión de residuos en pellets de CDR multiplica por diez la densidad energética del material.
2. Mejora del Poder Calorífico: El uso de aire enriquecido con oxígeno duplica el poder calorífico del gas de síntesis.
3. Protección del Motor: Se aplican nuevos materiales filtrantes (bentonita y zeolita regenerada) para eliminar H₂S y prolongar la vida útil del motor.
4. Flexibilidad de Combustible: Se ha modificado el motor con un sistema de doble boquilla controlado electrónicamente para utilizar de forma flexible la mezcla de gases (gas de síntesis, biogás e hidrógeno).
5. Mejora de Biocombustibles: La adición de hidrógeno a biocombustibles con alto contenido de etanol (E10, E20) mitiga problemas como la corrosión y la dificultad de arranque en frío.

5.0 Conclusión: Hacia Comunidades Sostenibles (ODS 11)

Los resultados de esta investigación presentan un camino viable para la implementación de soluciones energéticas descentralizadas y sostenibles. El potencial de aplicación abarca desde módulos a pequeña escala para hogares hasta sistemas híbridos completos para comunidades rurales, promoviendo la resiliencia y la autosuficiencia energética.

Esta tecnología no solo aborda la gestión de residuos y la generación de energía limpia, sino que también impulsa la economía circular y apoya directamente los compromisos nacionales de reducción de emisiones, como el objetivo de cero emisiones netas para 2050. Su implementación es una contribución tangible y multifacética a la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, especialmente el ODS 7, ODS 11, ODS 12 y ODS 13.

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) Relevantes

• ODS 7: Energía Asequible y no Contaminante

  El artículo se centra en el desarrollo de un sistema híbrido de energías renovables (HRES) que combina energía solar, eólica, biomasa e hidrógeno verde para generar electricidad. Esto aborda directamente el objetivo de garantizar el acceso a una energía asequible, fiable, sostenible y moderna, al proponer una alternativa a los combustibles fósiles y una solución para la electrificación rural.

• ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura

  Se describe una innovación tecnológica significativa: un “módulo de valorización energética de residuos integrado en el sistema híbrido de energías renovables”. El artículo detalla soluciones de investigación para superar limitaciones técnicas, como la compresión de residuos en pellets de CDR, el uso de aire enriquecido con oxígeno y la modificación de motores. Esto promueve la investigación científica y la modernización tecnológica para una infraestructura sostenible.

• ODS 11: Ciudades y Comunidades Sostenibles

  El proyecto ofrece una solución directa al problema de la gestión de residuos sólidos urbanos. El artículo señala que “la mayor parte de los residuos sólidos, tras su reciclaje, aún deben enterrarse, lo que provoca contaminación del suelo y del agua”. Al convertir estos residuos en energía, se reduce el impacto ambiental negativo de las comunidades, especialmente en zonas rurales, haciéndolas más sostenibles.

• ODS 12: Producción y Consumo Responsables

  El enfoque principal es tratar los “residuos domésticos y de producción no solo como una carga ambiental, sino también como un recurso valioso”. Esto se alinea con la gestión ecológicamente racional de los desechos y la reducción de la generación de residuos mediante su valorización, transformando un problema de consumo en un ciclo de producción de energía.

• ODS 13: Acción por el Clima

  El artículo destaca repetidamente la reducción de gases de efecto invernadero. Menciona que el método propuesto evita la generación de CH₄ (metano) de los vertederos, un gas “20 veces más potente” que el CO₂, y reduce las emisiones de CO₂ en comparación con otras tecnologías. Además, vincula la investigación con el compromiso de Vietnam de alcanzar “cero emisiones netas para 2050”.

Metas Específicas de los ODS

• Meta 7.2: Aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas.

  El proyecto se basa en un sistema que integra múltiples fuentes de energía renovable: “energía solar, eólica, biomasa y tecnología de producción de hidrógeno verde”. Su objetivo es aumentar la generación de electricidad a partir de estas fuentes, contribuyendo directamente a esta meta.

• Meta 11.6: Reducir el impacto ambiental negativo per cápita de las ciudades, incluso prestando especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales y de otro tipo.

  La tecnología propuesta está diseñada para gestionar “residuos de difícil descomposición” y “residuos orgánicos de fácil descomposición”, que de otro modo terminarían en vertederos causando “contaminación del suelo y del agua”. Esto aborda directamente la gestión de desechos municipales para reducir su impacto ambiental.

• Meta 12.5: De aquí a 2030, reducir considerablemente la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización.

  El artículo propone una forma de reutilización y reciclaje (valorización energética) para los residuos sólidos que actualmente se entierran. Al convertir los residuos en “pellets de combustible derivado de residuos (CDR)” y biogás, se reduce la cantidad final de desechos que requieren eliminación.

• Meta 13.2: Incorporar medidas relativas al cambio climático en las políticas, estrategias y planes nacionales.

  La solución tecnológica se presenta como un medio para ayudar a Vietnam a cumplir sus compromisos climáticos nacionales, como “la hoja de ruta para eliminar los vehículos de combustibles fósiles a partir de 2040” y el “compromiso de cero emisiones netas para 2050”.

Indicadores de los ODS

• Indicador 7.2.1: Proporción de la energía renovable en el consumo final total de energía.

  Aunque no se proporciona una cifra exacta, el artículo implica un aumento en esta proporción al describir un sistema completo de generación de electricidad a partir de fuentes renovables (biomasa, solar, eólica, hidrógeno) que puede “conectarse directamente a la red eléctrica”.

• Indicador 11.6.1: Proporción de desechos sólidos urbanos recogidos periódicamente y con una descarga final adecuada del total de desechos sólidos urbanos generados, por ciudad.

  El artículo aborda implícitamente este indicador al proponer una “descarga final adecuada” para los residuos sólidos a través de la gasificación y la producción de biogás, en lugar del método actual de “enterrarse” en vertederos, que es inadecuado.

• Indicador 13.2.2: Total de emisiones de gases de efecto invernadero por año.

  El artículo menciona explícitamente la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Proporciona un dato cuantificable implícito al afirmar que las motocicletas de hidrógeno “emiten tan solo un 15 % de gases de efecto invernadero en comparación con los vehículos eléctricos de batería”. También se refiere a la reducción de emisiones de CH₄ y CO₂ y al objetivo nacional de “cero emisiones netas”.

ODS, metas e indicadores

Fuente: vietnam.vn